Java面試問題——線程全面詳解總結

一、多線程是什么？為什么要用多線程？

介紹多線程之前要介紹線程，介紹線程則離不開進程。

首先進程 ：是一個正在執行中的程序，每一個進程執行都有一個執行順序，該順序是一個執行路徑，或者叫一個控制單元；

線程：就是進程中的一個獨立控制單元，線程在控制著進程的執行。一個進程中至少有一個進程。

多線程：一個進程中不只有一個線程。

為什么要用多線程：

• 為了更好的利用cpu的資源，如果只有一個線程，則第二個任務必須等到第一個任務結束后才能進行，如果使用多線程則在主線程執行任務的同時可以執行其他任務，而不需要等待；
• 進程之間不能共享數據，線程可以；
• 系統創建進程需要為該進程重新分配系統資源，創建線程代價比較小；
• Java語言內置了多線程功能支持，簡化了java多線程編程。

二、線程的生命周期：

新建 ：從新建一個線程對象到程序start() 這個線程之間的狀態，都是新建狀態；

就緒 ：線程對象調用start()方法后，就處于就緒狀態，等到JVM里的線程調度器的調度；

運行 ：就緒狀態下的線程在獲取CPU資源后就可以執行run(),此時的線程便處于運行狀態，運行狀態的線程可變為就緒、阻塞及死亡三種狀態。

等待/阻塞/睡眠 ：在一個線程執行了sleep（睡眠）、suspend（掛起）等方法后會失去所占有的資源，從而進入阻塞狀態，在睡眠結束后可重新進入就緒狀態。

終止 ：run（）方法完成后或發生其他終止條件時就會切換到終止狀態。

三、創建線程的方法（還有其他方法）：

1、繼承Thread類：

步驟： 、定義類繼承Thread；

• 復寫Thread類中的run方法；

目的：將自定義代碼存儲在run方法，讓線程運行

• 調用線程的start方法：

該方法有兩步：啟動線程，調用run方法。

2、實現Runnable接口：接口應該由那些打算通過某一線程執行其實例的類來實現。類必須定義一個稱為run 的無參方法。

實現步驟： 、定義類實現Runnable接口

• 覆蓋Runnable接口中的run方法
  將線程要運行的代碼放在該run方法中。
• 通過Thread類建立線程對象。
• 將Runnable接口的子類對象作為實際參數傳遞給Thread類的構造函數。
  自定義的run方法所屬的對象是Runnable接口的子類對象。所以要讓線程執行指定對象的run方法就要先明確run方法所屬對象
• 調用Thread類的start方法開啟線程并調用Runnable接口子類的run方法。

3、通過Callable和Future創建線程：

實現步驟：

• 創建Callable接口的實現類，并實現call()方法，改方法將作為線程執行體，且具有返回值。
• 創建Callable實現類的實例，使用FutrueTask類進行包裝Callable對象，FutureTask對象封裝了Callable對象的call()方法的返回值
• 使用FutureTask對象作為Thread對象啟動新線程。
• 調用FutureTask對象的get（）方法獲取子線程執行結束后的返回值。

四、繼承Thread類和實現Runnable接口、實現Callable接口的區別。

繼承Thread：線程代碼存放在Thread子類run方法中。

• 優勢：編寫簡單，可直接用this.getname（）獲取當前線程，不必使用Thread.currentThread（）方法。
• 劣勢：已經繼承了Thread類，無法再繼承其他類。

實現Runnable：線程代碼存放在接口的子類的run方法中。

• 優勢：避免了單繼承的局限性、多個線程可以共享一個target對象，非常適合多線程處理同一份資源的情形。
• 劣勢：比較復雜、訪問線程必須使用Thread.currentThread（）方法、無返回值。

實現Callable：

• 優勢：有返回值、避免了單繼承的局限性、多個線程可以共享一個target對象，非常適合多線程處理同一份資源的情形。
• 劣勢：比較復雜、訪問線程必須使用Thread.currentThread（）方法建議使用實現接口的方式創建多線程。

五、線程狀態管理

1、線程睡眠---sleep：

線程睡眠的原因：線程執行的太快，或需要強制執行到下一個線程。

線程睡眠的方法（兩個）：sleep（long millis）在指定的毫秒數內讓正在執行的線程休眠。

sleep（long millis，int nanos）在指定的毫秒數加指定的納秒數內讓正在執行的線程休眠。

線程睡眠的代碼演示：

public class SynTest {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new CountDown(),"倒計時").start();
    }
}
class CountDown implements Runnable{
    int time = 10;
    public void run() {
        while (true) {
            if(time>=0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + time--);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    //睡眠時間為1秒
                }
                catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

每隔一秒則會打印一次，打印結果為：

倒計時:10
倒計時:9
倒計時:8
倒計時:7
倒計時:6
倒計時:5
倒計時:4
倒計時:3
倒計時:2
倒計時:1
倒計時:0

擴展：
Java線程調度是Java多線程的核心，只有良好的調度，才能充分發揮系統的性能，提高程序的執行效率。但是不管程序員怎么編寫調度，只能最大限度的影響線程執行的次序，而不能做到精準控制。因為使用sleep方法之后，線程是進入阻塞狀態的，只有當睡眠的時間結束，才會重新進入到就緒狀態，而就緒狀態進入到運行狀態，是由系統控制的，我們不可能精準的去干涉它，所以如果調用Thread.sleep(1000)使得線程睡眠1秒，可能結果會大于1秒。

總結

同步的前提：

1. 必須要有兩個或者兩個以上的線程。
2. 必須是多個線程使用同一個鎖。
3. 必須保證同步中只能有一個線程在運行。
4. 只能同步方法，不能同步變量和類。
5. 不必同步類中所有方法，類可以擁有同步和非同步的方法。
6. 如果一個線程在對象上獲得一個鎖，就沒有任何其他線程可以進入（該對象的）類中的任何一個同步方法。
7. 線程睡眠時，它所持的任何鎖都不會釋放。
   • 好處：解決了多線程的安全問題。
   • 弊端：多個線程需要判斷，消耗資源，降低效率。

如何找問題？

1. 明確哪些代碼是多線程運行代碼。
2. 明確共享數據。
3. 明確多線程運行代碼中哪些語句是操作共享數據的。

寫在最后

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